摘要：近十年，包括Anthem、戴姆勒-奔馳汽車公司、英國石油公司（BP）和?？松梨谠趦?nèi)的巨頭公司都有部署IBM量子計(jì)算機(jī)的宏偉計(jì)劃。

量子計(jì)算機(jī)之所以會(huì)受到各界人士的廣泛關(guān)注，主要因?yàn)樗梢越鉀Q某些經(jīng)典計(jì)算機(jī)無法解決的計(jì)算難題。例如，幫助公司減少碳足跡、保護(hù)世界免受下一次疫情大流行的能力等問題。

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自2017年12家初始組織宣布加入剛成立的IBM量子網(wǎng)絡(luò)，直到今天，IBM表示其商業(yè)量子計(jì)算計(jì)劃已發(fā)展到包含150多家財(cái)富500強(qiáng)公司、學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)、初創(chuàng)公司和國家研究實(shí)驗(yàn)室。據(jù)IBM稱，約有360,000名用戶已經(jīng)運(yùn)行了近一萬億條量子網(wǎng)絡(luò)線路。

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去年春天，IBM推出了Qiskit Runtime，該產(chǎn)品能夠?qū)⒃粕系牧孔映绦蚣铀?20倍，這為IBM到2023年如期交付1000+量子比特系統(tǒng)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。IBM表示，除了提速外，Qiskit Runtime還改變了為IBM客戶提供量子計(jì)算服務(wù)的方式，并能高效助力客戶們廣泛應(yīng)用該服務(wù)。

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IBM研究員兼量子計(jì)算副總裁Jay Gambetta說：“在我們開發(fā)Runtime之前，客戶正在使用模擬器進(jìn)行研究，現(xiàn)在他們可以使用真實(shí)硬件研究金融、機(jī)器學(xué)習(xí)和化學(xué)應(yīng)用程序?！皩?duì)于Gambetta來說，因?yàn)槟M器永遠(yuǎn)無法模擬量子計(jì)算，所以用戶需要在硬件上進(jìn)行研究和開發(fā)，這就是Runtime的實(shí)用價(jià)值。Gambetta說，“我認(rèn)為今年測試版的研發(fā)將全部完成，這將成為應(yīng)用量子計(jì)算服務(wù)的新方式，諸如量子計(jì)算是否會(huì)以客戶使用應(yīng)用程序的方式進(jìn)行擴(kuò)展等問題。”

醫(yī)療：異常情況識(shí)別

與此同時(shí)，IBM的客戶正將量子計(jì)算納入他們的未來計(jì)劃。Anthem數(shù)字產(chǎn)品管理副總裁John Utz說：“在醫(yī)療保健提供商Anthem，量子計(jì)算是‘我們健康數(shù)字平臺(tái)的一個(gè)組成部分’，并被用于‘計(jì)算密集型和耗資巨大的任務(wù)，例如識(shí)別異常行為，其中包含大量數(shù)據(jù)和交互需求?！?/p>

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Utz說，在解決這方面問題上，量子計(jì)算機(jī)比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)更好，Anthem可以在IBM的量子云上運(yùn)行不同的計(jì)算模型。目前，Anthem正在圍繞使用量子技術(shù)在其平臺(tái)上制定路線圖，因此“我不能說量子計(jì)算已經(jīng)準(zhǔn)備好迎接黃金時(shí)段的到來。”Utz說，“我們的計(jì)劃是在未來一年左右達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，并有一些東西可以在生產(chǎn)中發(fā)揮作用?！?/p>

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他說，異常檢測的一個(gè)好處是尋找欺詐風(fēng)險(xiǎn)。“經(jīng)典計(jì)算機(jī)會(huì)在某個(gè)時(shí)候?qū)⑵渫诰虺鰜?，但無法達(dá)到與量子計(jì)算機(jī)相同的作用效果?！逼渌美菄@縱向人口健康建模，這意味著當(dāng)Anthem著眼于為健康提供更多的數(shù)字平臺(tái)時(shí)，挑戰(zhàn)之一是“關(guān)系復(fù)雜”。這包括不同的健康狀況、病人看病的提供者、結(jié)果以及找出哪里有異常值。

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Utz說：“一個(gè)經(jīng)典系統(tǒng)只能做這么多，所以我們正在尋找更多機(jī)會(huì)來改善我們的成員和廣大民眾的醫(yī)療保健水平，以及主動(dòng)預(yù)測風(fēng)險(xiǎn)的能力?！彼硎?，量子計(jì)算機(jī)更擅長從Anthem正在構(gòu)建的模型中得出結(jié)果。

環(huán)保：應(yīng)對(duì)氣候變化

在英國石油公司（BP），“對(duì)物理世界進(jìn)行建模和預(yù)測的能力一直受到可用計(jì)算能力的限制?！笔紫瘮?shù)字創(chuàng)新官M(fèi)orag Watson說。隨著這家能源公司專注于可持續(xù)發(fā)展和凈零碳能源，對(duì)更高性能計(jì)算的需求將會(huì)增加。?

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此外，Watson表示，“解決一些世界上最棘手的問題，包括氣候變化，將需要比當(dāng)今的傳統(tǒng)能力提高幾個(gè)數(shù)量級(jí)的計(jì)算能力。”BP認(rèn)為量子計(jì)算對(duì)其實(shí)現(xiàn)到2050年或更早成為凈零排放公司，并幫助世界實(shí)現(xiàn)凈零排放的目標(biāo)至關(guān)重要。

具體而言，BP正在多個(gè)領(lǐng)域利用量子系統(tǒng)進(jìn)行概念驗(yàn)證，包括化學(xué)、材料科學(xué)、優(yōu)化、機(jī)器學(xué)習(xí)和偏微分方程。沃森贊同Utz的話，補(bǔ)充說道：“這些是當(dāng)今經(jīng)典計(jì)算機(jī)無法解決的問題?！??

化學(xué)：開發(fā)高能電池

梅賽德斯-奔馳的母公司戴姆勒股份公司正在研究如何開發(fā)鋰硫電池等能量密集型電池。但該公司表示，從繪圖板到商業(yè)化可行的鋰硫電池本質(zhì)上是一個(gè)“龐大的化學(xué)實(shí)驗(yàn)”。

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工程師們正在測試量子系統(tǒng)，將一些非常抽象的物理理論提煉成一種新的計(jì)算能力，可以處理IBM所說的“曾經(jīng)無法解決的復(fù)雜性”。該公司表示，使用量子計(jì)算可以做到讓計(jì)算性能翻倍，大大提升了運(yùn)行算法的能力，以加速模擬過程并測試電池可行性。

能源：克服航運(yùn)挑戰(zhàn)

據(jù)?？松梨诜Q，隨著全球人口從今天的75億增長到2040年預(yù)計(jì)的92億，能源挑戰(zhàn)預(yù)計(jì)會(huì)增加，這就造成了“雙重挑戰(zhàn)”：既要為不斷增長的人口提供可靠和可負(fù)擔(dān)的能源，又有減少環(huán)境影響和氣候變化的風(fēng)險(xiǎn)。

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埃克森美孚研發(fā)副總裁Vijay Swarup博士在一份聲明中表示，近期應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)的一種方法是使用天然氣，它比煤炭的溫室氣體排放量少60%，這就造成了生產(chǎn)和運(yùn)輸方面的問題。

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這需要高效的液化天然氣運(yùn)輸，但為液化天然氣船隊(duì)運(yùn)輸關(guān)鍵的燃料供應(yīng)尋找最佳路線是一個(gè)“令人費(fèi)解的復(fù)雜優(yōu)化問題”。它涉及計(jì)算每艘船一年中每一天的位置以及每個(gè)交付地點(diǎn)的液化天然氣需求。

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IBM表示，這種類型的問題無法用經(jīng)典計(jì)算完全解決。因此，?？松梨谂cIBM研究院合作，結(jié)合使用經(jīng)典計(jì)算機(jī)和量子計(jì)算機(jī)來解決這一復(fù)雜問題。IBM團(tuán)隊(duì)正在量子設(shè)備上對(duì)海運(yùn)庫存路由進(jìn)行建模，分析和權(quán)衡車輛和庫存路由的不同策略優(yōu)勢，并為構(gòu)建實(shí)用的運(yùn)營解決方案奠定基礎(chǔ)。

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Swarup表示，隨著IBM的量子硬件從小型原型系統(tǒng)擴(kuò)展到大型設(shè)備，?？松梨诘哪繕?biāo)是提高其處理更復(fù)雜的優(yōu)化和以前無法解決的路由問題的能力。

文：埃斯特·謝恩

編譯：慕一

編輯：王珩

注：本文編譯自“TechRepublic?”，文章中的信息或所表述的觀點(diǎn)意見，均不代表量子前哨同意或支持。

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